授業科目名	基礎物理学（波動・光・熱）
時間割番号	UPC107 B
担当教員名	東海林　篤／石川　陽／酒井　優／村中　司
開講学期・曜日・時限	後期・金・I	単位数	2
＜対象学生＞
2024年度以降の入学生
＜授業の目的＞
自然現象を理解する上で基本となる波動・光・熱学を学ぶ。波動においては、媒体を微小な区間に分割する微視的な視点から波の運動を考え、伝わり方について数学を使うことで物理イメージを身につける。光においては、光線とみなせる光の諸性質、波としての光の諸性質について理解する。熱においては、熱力学の第１法則と第２法則、理想気体、エントロピー等について理解する。それらを通して、物理学におけるミクロとマクロの捉え方を理解し、工学の専門分野へ応用する力を身につけることを主眼とする。
＜本授業科目による獲得・涵養が特に期待されるコンピテンシー＞（能力・資質）
工学部>工学科向け 記号 コンピテンシー（能力・資質） 説明   工-A 専門 ①教養・基礎知識 工学の広い教養と自然科学の基礎知識を活用 ◎
＜到達目標＞  到達目標とは
目標NO 説明 コンピテンシーとの対応 工学 1 一列の繋がれたおもりの運動を説明できる。 工-A 2 繋がれたおもりの極限として波の運動を説明できる。 工-A 3 光線としての光、電磁波としての光の各諸性質について説明できる。 工-A 4 熱力学の第１法則をもとに理想気体の変化についての問題を解くことができる。 工-A 5 熱力学の第２法則、エントロピー、熱平衡状態について説明できる。 工-A
＜成績評価の方法＞
目標No 割合 評価の観点 1 20% 期末評価によって波動・光・熱の基本事項を理解し自らの言葉で正しく説明できるか否かを評価する 2 20% 期末評価によって波動・光・熱の基本事項を理解し自らの言葉で正しく説明できるか否かを評価する 3 20% 期末評価によって波動・光・熱の基本事項を理解し自らの言葉で正しく説明できるか否かを評価する 4 20% 期末評価によって波動・光・熱の基本事項を理解し自らの言葉で正しく説明できるか否かを評価する 5 20% 期末評価によって波動・光・熱の基本事項を理解し自らの言葉で正しく説明できるか否かを評価する 合計 100%
＜授業の方法＞
授業実施形態は面接授業（対面授業）とする。教科書や事前配布資料などをもとに各自で予習をした上で授業へのぞんでもらう。授業は板書またはスライドによって進めるが、必要に応じて演習を行い授業内容に対する理解を深め応用力を身に付けてもらう。授業後も演習などに取り組み授業内容を復習することで知識の定着を促す。また、期末評価を行うことで、自身の理解度を把握し今後の勉学に取り組めるようにする。
＜受講に際して・学生へのメッセージ＞
授業内容を理解するためには数学の知識も必要となるため、「微分積分学」「線形代数学」へ真剣に取り組み授業内容を理解することが望ましい。
＜テキスト＞
永田一清, 松原郁哉共著, 新・基礎波動・光・熱学, サイエンス社, ISBN:4781911307, (2006年出版 ライブラリ新・基礎物理学, 3)
＜参考書＞
小出昭一郎著, 物理学 改訂版, 裳華房, ISBN:4785320192, (1984年出版) Charles Kittel [著] ; 宇野良清 [ほか] 共訳, 固体物理学入門 上 第6版, 丸善, ISBN:462103250X, (1988年出版)
＜授業計画の概要＞
1 タイトル 強制振動と共鳴 事前学習 事後学習 事前：講義ノートに目を通しておく。 事後：演習問題を解く。 授業内容 力学における振動をおさらいする。 2 タイトル 一列に繋がれたおもりの横振動 事前学習 事後学習 事前：講義ノートに目を通しておく。 事後：演習問題を解く。 授業内容 ある一つのおもりが隣のおもりから受ける力によって振動し、その振動が隣のおもりへ力を及ぼす様から一列の繋がれたおもりの振動を数式化する。 3 タイトル 弦の振動と棒の縦波 事前学習 事後学習 事前：講義ノートに目を通しておく。 事後：演習問題を解く。 授業内容 一列に繋がれたおもりの極限をとることで弦の振動を数式化する。同様の手順で棒の縦波も数式化する。 4 タイトル 結晶格子の振動 事前学習 事後学習 事前：講義ノートに目を通しておく。 事後：演習問題を解く。 授業内容 結晶は原子の集まりであるため格子の振動は繋がれたおもりの縦・横振動として解析できる。また結晶の周期性からブリルアンゾーンを考える。 5 タイトル 光とは 事前学習 事後学習 事前：教科書指定範囲に目を通しておく。 事後：演習問題を解く。 授業内容 光の粒子性と波動性、光の速さ、色、偏光について解説する。 6 タイトル 幾何光学 事前学習 事後学習 事前：教科書指定範囲に目を通しておく。 事後：演習問題を解く。 授業内容 光を光線として扱う場合について。光の屈折、反射、結像について解説する。 7 タイトル 波動光学 事前学習 事後学習 事前：教科書指定範囲に目を通しておく。 事後：演習問題を解く。 授業内容 光を波として扱う場合について。光の干渉と回折について解説する。 8 タイトル 量子光学の基礎 事前学習 事後学習 事前：配布資料に目を通しておく。 事後：演習問題を解く。 授業内容 光を粒子（光子）として扱う場合について。光と電子の相互作用、光の吸収、発光、レーザーについて解説する。 9 タイトル 熱とは 事前学習 事後学習 事前：教科書指定範囲に目を通しておく。 事後：演習問題を解く。 授業内容 温度計の原理や絶対零度について。熱膨張・比熱・相転移について解説する。 10 タイトル 熱力学の第１法則 事前学習 事後学習 事前：教科書指定範囲に目を通しておく。 事後：演習問題を解く。 授業内容 内部エネルギーや仕事を導入し、熱力学第１法則について解説する。 11 タイトル 理想気体 事前学習 事後学習 事前：教科書指定範囲に目を通しておく。 事後：演習問題を解く。 授業内容 理想気体の分子モデルを考え、理想気体の圧力や温度について解説する。 12 タイトル 熱力学の第２法則 事前学習 事後学習 事前：教科書指定範囲に目を通しておく。 事後：演習問題を解く。 授業内容 熱機関の効率を考え熱力学第2法則を解説する。またカルノーサイクルからエントロピーを導入する。 13 タイトル 総括評価：まとめ（１） 事前学習 事後学習 事前：授業で学んだ内容を復習しておく。 事後：授業内容を総復習する。 授業内容 本講義の総括とまとめを行い、評価を行う。 14 タイトル 総括評価：まとめ（２） 事前学習 事後学習 事前：授業で学んだ内容を復習しておく。 事後：授業内容を総復習する。 授業内容 本講義の総括とまとめを行い、最終評価を行う。 15 タイトル 総括評価：まとめ（３） 事前学習 事後学習 事前：授業で学んだ内容を復習しておく。 事後：授業内容を総復習する。 授業内容 本講義の総括とまとめを行う。 16 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 17 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 18 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 19 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 20 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 21 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 22 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 23 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 24 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 25 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 26 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 27 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 28 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 29 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 30 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容
＜前年度授業に対する改善要望等への対応＞
アンケート結果確認中
＜備考＞
この授業は3名の教員がそれぞれ波、光、熱の各分野を担当してオムニバス形式で行う。